乘用汽車總裝通過(guò)性校核研究

黃逸穩(wěn), 盧俊康，嚴(yán)星，盧文軒，陳平，黃學(xué)

(1.廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東廣州 511434；2.寶能汽車股份有限公司，廣東廣州 510250)

0 引言

總裝通過(guò)性分析是乘用汽車總裝投產(chǎn)中的一個(gè)關(guān)鍵分析流程，是指在新車型開(kāi)發(fā)初期或量產(chǎn)車型異地轉(zhuǎn)產(chǎn)前，以工藝同步分析、工廠制造、產(chǎn)品設(shè)計(jì)三個(gè)團(tuán)隊(duì)為主導(dǎo)，通過(guò)校核整車產(chǎn)品參數(shù)與工廠生產(chǎn)線參數(shù)和工藝約束，校核識(shí)別通過(guò)性問(wèn)題，提出最佳的解決方案以解決問(wèn)題。以產(chǎn)品投產(chǎn)時(shí)達(dá)到高品質(zhì)、減少后期設(shè)計(jì)變更、降低開(kāi)發(fā)成本、縮短開(kāi)發(fā)周期為原則，兼顧提升體系整體的平臺(tái)化、模塊化、自動(dòng)化水平。

1 主生產(chǎn)線輸送和移載通過(guò)性分析

1.1 主生產(chǎn)線通過(guò)性分析

首先校核外形尺寸，校核產(chǎn)品長(zhǎng)、寬、高外形尺寸參數(shù)與生產(chǎn)線工藝約束中允許范圍，判斷產(chǎn)品外形是否能夠通過(guò)生產(chǎn)線。若車型超出工位節(jié)距要求時(shí)前后保險(xiǎn)杠、前端模塊等工位操作困難，超寬時(shí)吊具吊臂寬度難以滿足要求。其次校核輸送物流孔系統(tǒng)的通用性，將產(chǎn)品逐個(gè)與PBS滑撬、前內(nèi)飾線滑板、底盤線吊具、合裝系統(tǒng)、后內(nèi)飾滑板的主輸送線載具進(jìn)行匹配，校核載具的定位銷、托塊是否與物流系統(tǒng)的XYZ方向匹配；校核各載具重心是否滿足輸送要求，校核各載具時(shí)結(jié)合產(chǎn)品的軸距和重心位置，判斷輸送時(shí)的平穩(wěn)性。最后校核生產(chǎn)線承載范圍是否滿足要求，傳統(tǒng)燃油車生產(chǎn)線部分輸送能力可能不滿足電動(dòng)汽車產(chǎn)線輸送要求，純電動(dòng)汽車的電池質(zhì)量可達(dá)到700 kg，最大整備質(zhì)量達(dá)到2.5 t，需重點(diǎn)關(guān)注[1]。

1.2 主生產(chǎn)線轉(zhuǎn)接通過(guò)性分析

總裝車間一般分為內(nèi)飾、底盤、外裝、終檢四大功能區(qū)，車體在各子線之間流動(dòng)時(shí)需通過(guò)移載設(shè)備轉(zhuǎn)接，車體流動(dòng)主要有PBS線到內(nèi)飾線、內(nèi)飾線到底盤線、底盤線到外裝線、外裝線到最終線這四大轉(zhuǎn)接過(guò)程。將產(chǎn)品與移載設(shè)備放在一起進(jìn)行3D靜態(tài)或動(dòng)態(tài)模擬仿真，主要校核移載設(shè)備在產(chǎn)品接車和落車過(guò)程中是否存在干涉；移載過(guò)程中重心是否穩(wěn)定；整個(gè)移載系統(tǒng)節(jié)拍是否滿足要求。圖1和圖2展示了接車、落車的過(guò)程：升降機(jī)輪胎托臂從底盤輸送鏈的吊具上接車，底盤吊具打開(kāi)移出，托臂帶動(dòng)車體在升降機(jī)上下降，隨行側(cè)頂機(jī)從輪胎托臂上接車，追趕上塑料板鏈并落車。同時(shí)工位車底護(hù)板、側(cè)面?zhèn)热挂呀?jīng)安裝，重點(diǎn)校核吊具托塊、隨行側(cè)頂機(jī)叉臂是否和護(hù)板、側(cè)裙干涉[2]。

圖1 某主機(jī)廠外裝轉(zhuǎn)最終線轉(zhuǎn)接接車

圖2 某主機(jī)廠外裝轉(zhuǎn)最終線轉(zhuǎn)接落車

2 車間輔助生產(chǎn)線通過(guò)性分析

結(jié)合產(chǎn)品平臺(tái)化、模塊化水平、產(chǎn)品分裝深度定義，同時(shí)結(jié)合廠內(nèi)一次物流、二次物流規(guī)劃原則以及自動(dòng)化水平對(duì)車間輔助生產(chǎn)線進(jìn)行校核。

首先對(duì)輸送類輔助生產(chǎn)線進(jìn)行校核。產(chǎn)品部件分總成已在廠外分裝完成，通過(guò)輸送線輸送到對(duì)應(yīng)工位。主要包括座椅線、輪胎線、前保險(xiǎn)杠輸送線、后保險(xiǎn)杠輸送線、電池PACK輸送線。部分廠家的儀表板、前后懸角模塊也是由廠外供應(yīng)商整體分裝好后通過(guò)AGV或輸送鏈輸送到總裝車間。重點(diǎn)校核外形尺寸、定位系統(tǒng)是否滿足要求，如輪胎輸送線輥道寬度是否滿足可生產(chǎn)車型的最大輪胎直徑；儀表板輸送線AGV是否滿足儀表板夾持需求等。

其次,對(duì)兼顧廠內(nèi)分裝和輸送的輔助生產(chǎn)線進(jìn)行校核。主要輔助生產(chǎn)線有車門線、儀表線、前端模塊、電池、前后懸、合裝線。對(duì)輸送產(chǎn)品外形尺寸、支撐位置與輸送線可容許外形尺寸及夾具的定位支撐位置進(jìn)行校核。如圖3所示為對(duì)合裝線

托盤上下料進(jìn)行校核；首先對(duì)前懸、電池、排氣管、后懸移載上下料機(jī)構(gòu)進(jìn)行校核;其次對(duì)各子托盤與前懸、電池、后懸等產(chǎn)品件粗精定位銷、支撐塊進(jìn)行校核；對(duì)合裝工位的通過(guò)性、合車間隙、合裝托盤與車身的粗、精定位銷進(jìn)行校核；最后對(duì)有彈簧減震的車型和車壓彈簧工藝進(jìn)行校核[3]。

圖3 某主機(jī)廠合裝線托盤上下料校核

底盤線合車后應(yīng)重點(diǎn)校核手動(dòng)擰緊、自動(dòng)擰緊的擰緊空間，尤其是整體式合車中間有滾床和托盤以及吊具影響操作空間。如圖4中校核合車后減震器與車身的擰緊，包括操作空間、工具、視野的可達(dá)性。

圖4 某主機(jī)廠合裝線擰緊空間校核

3 助力輔助設(shè)備和自動(dòng)裝配設(shè)備通過(guò)性分析

車間重點(diǎn)助力輔助設(shè)備有儀表、天窗、座椅平衡器，重點(diǎn)校核夾緊的可靠性，夾具與產(chǎn)品對(duì)接、安裝過(guò)程中部件與主體產(chǎn)品周邊的間隙。如圖5所示，某車型儀表板水平投入時(shí)，平衡器與B柱間隙40 mm情況下，儀表與前門A柱干涉170 mm。當(dāng)助力平衡器夾持儀表板由水平投入優(yōu)化為向上翻轉(zhuǎn)95°投入，投入進(jìn)門洞間隙大于40 mm，如圖6所示。

圖5 某車型儀表板投入平衡器校核

圖6 該車型儀表平衡器投入角度優(yōu)化

隨著機(jī)器人裝備技術(shù)、視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的發(fā)展，以機(jī)械手為代表的自動(dòng)安裝設(shè)備在總裝車間的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，能提升工作效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量，如風(fēng)擋玻璃自動(dòng)涂膠和設(shè)備安裝、座椅自動(dòng)投入、輪胎自動(dòng)安裝。自動(dòng)裝配設(shè)備改造費(fèi)用較高、周期長(zhǎng)，重點(diǎn)校核機(jī)械手與產(chǎn)品部件夾持的可靠性、投入空間，以及視覺(jué)識(shí)別相關(guān)的拍照孔。

4 加注設(shè)備通過(guò)性分析

由于加注設(shè)備改造費(fèi)用較高、周期較長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)新增設(shè)備占用工位數(shù)量較多，需進(jìn)行重點(diǎn)校核，確保設(shè)備的通用化。加注通信協(xié)議、加注口尺寸、加注口布置、加注輔材選型應(yīng)建議保持一致，加注槍與周邊預(yù)留15 mm間隙。

5 特殊工位人機(jī)仿真分析

對(duì)于轉(zhuǎn)向管柱安裝、儀表安裝、前后保險(xiǎn)杠安裝、副儀表板安裝等特殊工位，需進(jìn)行靜態(tài)人機(jī)仿真，主要從操作可達(dá)性、可視性、操作空間和舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于操作中可能夠不到、看不到、不舒服和空間小的情況，應(yīng)進(jìn)行人機(jī)仿真分析；操作位置和工人距離遠(yuǎn)，可能出現(xiàn)無(wú)法達(dá)到的情況，應(yīng)進(jìn)行操作可達(dá)性分析；對(duì)于視野不好的情況，應(yīng)進(jìn)行可視性分析；對(duì)于操作空間小的情況，應(yīng)考慮手部空間、手指空間、人體活動(dòng)范圍等因素，進(jìn)行操作空間分析；對(duì)于需要彎腰、下蹲、仰頭、手臂交叉、負(fù)重等可能導(dǎo)致不舒服的情況，應(yīng)進(jìn)行舒適度評(píng)價(jià)。不滿足需求的工況通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品或調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)工藝來(lái)解決。

如圖7中某車型IP與車身中通道橫梁連接時(shí)，當(dāng)操作高度為350 mm時(shí)，工具的可達(dá)性、可視性滿足要求，但人機(jī)姿態(tài)評(píng)分為7即舒適度較差，易引起操作人員腰肌勞損。IP與車身中通道連接優(yōu)化如圖8，當(dāng)操作高度調(diào)整為1 100 mm時(shí)，可達(dá)性、可視性、人機(jī)姿態(tài)評(píng)分均為3分，滿足要求[4]。

圖7 某車型IP與車身中通道連接螺栓人機(jī)評(píng)分 圖8 IP與車身中通道連接優(yōu)化

6 檢測(cè)線通過(guò)性分析

隨著自動(dòng)駕駛輔助技術(shù)的發(fā)展，除了對(duì)國(guó)標(biāo)要求的四輪定位、前照燈、側(cè)滑、制動(dòng)、車速、喇叭、排放、淋雨，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中ESP/ABS、EPB、EPS進(jìn)行檢測(cè)線標(biāo)定，同時(shí)還需按產(chǎn)品功能需求增加類似圖9中部分高級(jí)駕駛輔助功能(ADAS)的檢測(cè)和標(biāo)定。第一類是主動(dòng)控制類，包括自適應(yīng)巡航(ACC)、自動(dòng)緊急剎車(AEB)、車道保持系統(tǒng)(LKS)、自動(dòng)泊車；第二類是預(yù)警類，包括前車碰撞預(yù)警(FCW)、車道偏移(LDW)、行人碰撞預(yù)警(PCW)、疲勞預(yù)警；第三類是其他輔助類，包括盲區(qū)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)近光燈輔助、夜視系統(tǒng)、全景泊車全景影像、HUD抬頭顯示。

圖9 某主機(jī)廠高級(jí)駕駛輔助功能檢測(cè)線

7 結(jié)束語(yǔ)

乘用汽車總裝通過(guò)性校核涵蓋面較寬，各主機(jī)廠針對(duì)通過(guò)性分析的職責(zé)劃分、流程有所不同，但校核的初心和使命都是為了使新車型優(yōu)質(zhì)高效地投產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。實(shí)踐表明：總裝通過(guò)性分析能有效識(shí)別新車型投產(chǎn)或異地轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品與產(chǎn)線的匹配問(wèn)題，并綜合考慮產(chǎn)品改動(dòng)量、技術(shù)難度、改造費(fèi)用和周期對(duì)造車質(zhì)量的影響等要素，采取最優(yōu)對(duì)策能提前發(fā)現(xiàn)和解決投產(chǎn)問(wèn)題，為車型優(yōu)質(zhì)高效達(dá)產(chǎn)、減少后期產(chǎn)品設(shè)計(jì)變更、工廠改造、提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力提供強(qiáng)有力的保障。